新型型鋼柱箍加固體系在工程中的應(yīng)用研究

潘保蕓，宋清超，李子健，張?zhí)扉?/p>

（中建二局第一建筑工程有限公司，北京 100176）

1 引言

為保證施工質(zhì)量與安全性，降低施工難度，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化施工，在建筑施工過(guò)程中可應(yīng)用新型型鋼柱箍加固體系，實(shí)現(xiàn)工廠化加工。在此項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，穿孔螺栓較少，且能有效提升施工質(zhì)量與效率。而且柱身混凝土在拆模之后，還能保持光滑，美觀性較強(qiáng)，可重復(fù)利用。因此，本研究具有重要的理論與實(shí)踐意義。

2 工程概述

某項(xiàng)目是商業(yè)辦公綜合樓，位于我國(guó)南方某城市，交通便利。項(xiàng)目占地面積、總建筑面積分別為9 041 m2、1.32×105m2。建筑高度達(dá)到251 m，屬于框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為樁基+筏板的形式。該項(xiàng)目建設(shè)期間選擇新型型鋼柱箍加固體系，能有效提升工程質(zhì)量，確保工程的安全性與可靠性，降低成本支出。

3 新型型鋼柱箍加固體系在工程中的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 施工工藝

加固時(shí)，如果采取傳統(tǒng)工藝，將鋼骨對(duì)拉螺栓設(shè)置在鋼管內(nèi)，會(huì)對(duì)其產(chǎn)生一定的障礙，但當(dāng)使用斜撐進(jìn)行加固時(shí)，這種方法又過(guò)于復(fù)雜，成本較高[1]。所以，從項(xiàng)目實(shí)際及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況出發(fā)，為提升施工質(zhì)量與效率，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，最終確定柱箍為新型型鋼，這樣既能有效降低作業(yè)難度，又能確保項(xiàng)目施工安全與質(zhì)量。

3.2 柱箍制作

柱箍材料一定要符合項(xiàng)目要求，可選擇Q345-B級(jí)鋼材作為加工材料，確保其抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度。需使用特殊冷彎技術(shù)，將尾部彎曲為100 mm的180°彎度。按照柱截面尺寸變化模數(shù)將緊固插銷孔布置在平直段端部，為避免銹蝕，可進(jìn)行鍍鋅處理[2]。選擇厚5 mm的Q345-B級(jí)鍍鋅鋼板為緊固插銷，可通過(guò)沖壓剪切成型，形成三角形鋼插銷，要求插銷的上、寬分別為130 mm、40 mm。

3.3 模板選擇

選擇某建筑材料公司生產(chǎn)的方柱模板，將PP塑料膜刷在模板內(nèi)表面，這樣能保證模板具有良好的平整度，確保混凝土在施工期間，能為免抹灰施工提供支持[3]。在沸水中將方圓模板煮48 h，提高其韌性。一般情況下使用合理，可確保周轉(zhuǎn)次數(shù)達(dá)到15次以上。

3.4 木方選擇

木方規(guī)格、彈性模量、剪切強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度分別為35 mm×85 mm、9 000 MPa、1.3 N/mm2、13.0 N/mm2。

3.5 鋼骨柱模板支撐

使用鋼筋對(duì)模板進(jìn)行定位之后，柱?？墒褂酶裁婺z合模板與木楞進(jìn)行安裝，二者的規(guī)格分別為18 mm與50 mm×100 mm。對(duì)板與木楞之間的距離進(jìn)行合理確定，一般宜確定為200 mm，木楞必須設(shè)置在轉(zhuǎn)角處[4]。模板加工時(shí)需按照柱截面積進(jìn)行操作，保證模板加工的標(biāo)準(zhǔn)性，且加工數(shù)量符合要求。在對(duì)柱木板進(jìn)行加固時(shí)，可使用定制的新型型鋼緊固件，最下端柱箍距地面、柱箍間距分別控制為200 mm、350 mm。

4 型鋼柱箍間距

柱截面積不同時(shí)，柱箍間距也有所不同，比如，柱截面尺寸為500 mm×500 mm時(shí)，卡箍截面為60 mm×16 mm×7 mm×7 mm，3 m層高卡箍、3～7 m層高加密卡箍、首道卡箍的距地高度分別為400 mm、350 mm、150 mm。但是當(dāng)柱截面尺寸為600 mm×600 mm時(shí)，卡箍截面為60 mm×16 mm×7 mm×7 mm，3 m層高卡箍、3～7 m層高加密卡箍、首道卡箍距地高度分別為350 m、300 mm、150 mm。所以，在對(duì)卡箍間距進(jìn)行分析時(shí)，需針對(duì)實(shí)際情況合理確定。

5 新型鋼柱箍設(shè)計(jì)驗(yàn)算

Q345B級(jí)鋼材為梁結(jié)構(gòu)主背楞的材料，可代替雙鋼管加固方式，對(duì)不同部件的要求見(jiàn)表1。主背楞跨中需要承受較大的彎矩，所以，要將加強(qiáng)段設(shè)置在跨內(nèi)1/7～6/7處，連接采用工字鋼翼緣對(duì)接。

表1 部件參數(shù)

在對(duì)柱箍強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算時(shí)，可使用下面的公式（1）：

式中，N為柱箍承受的軸向拉力，kN；An為柱箍桿件凈截面面積，mm2；Mx為柱箍桿最大彎矩設(shè)計(jì)值，kN·m；Wnx為柱箍桿件截面抵抗矩，mm3；f為柱箍桿件抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，N/mm2。

新澆筑混凝土對(duì)模板產(chǎn)生的側(cè)壓力可使用式（2）計(jì)算：

式中，F(xiàn)為新澆混凝土對(duì)模板的最大側(cè)壓力，kN/m2；γc為混凝土的重力密度，kN/m3；H為混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置處到新澆筑混凝土頂面的總高度，m。

6 施工控制要點(diǎn)

6.1 模板、木方裁切

下料需按照柱子配模圖進(jìn)行，以對(duì)模板與方木的下料尺寸進(jìn)行有效控制。模板必須完整，沒(méi)有質(zhì)量問(wèn)題，避免出現(xiàn)缺角等各類問(wèn)題。方木界面尺寸需保持一致，不能有開(kāi)裂等問(wèn)題。

6.2 模板、方木釘合

方木下料后，為了讓其與模板釘牢，要求釘?shù)拈g距小于250 mm，模板方木釘合好之后要做好編號(hào)。在模板上通過(guò)彈線方式確定方木的釘制間距，保證間距的合理性。

6.3 模板合模、卡托固定

依次對(duì)接4片柱模板，在對(duì)接過(guò)程中必須注意模板上下接口為主的吻合，支架卡托模板的依次對(duì)接需輔助使用柱子，在對(duì)接時(shí)要求輔助支架保持在同一平面內(nèi)，通過(guò)這樣的臨時(shí)固定，模板支撐體系可具有較強(qiáng)的安全性與穩(wěn)固性。利用線錘等對(duì)模板垂直度進(jìn)行檢查與矯正。

6.4 柱箍安裝

1）確定好尺寸柱子模板，做好固定工作，將其按照順序擺放好，柱箍安裝需按照自下而上的順序。

2）在對(duì)第一套柱箍進(jìn)行安裝的過(guò)程中，需調(diào)整好4片單彎柱箍與4片緊固插銷，將4個(gè)對(duì)角邊緣標(biāo)出150 mm或者100 mm，標(biāo)出時(shí)需借助卷尺，沿方柱模板進(jìn)行操作。在距地面150 mm或者100 mm的柱模板處安裝第一套柱箍。

3）為做好4片柱箍的支撐，要借助支架卡托，所以，需將其安裝好。在柱子模板一側(cè)安裝第一篇柱箍彎頭，需緊貼著模板，然后將第2片單彎柱箍穿入柱箍彎頭處，在方柱模板的一側(cè)緊貼第2片單彎柱箍。

4）在第2片柱箍的彎頭處穿入第3片柱箍單彎柱箍時(shí)，第3片單彎柱箍的彎頭處需穿入第4片單彎柱箍，形成4片單彎柱箍各自的彎頭與直端相卯合。

5）穿插完成4片單彎柱箍后，于單彎柱箍的彎頭與直端的交匯處緊固插銷孔位，在孔中依次插入4片緊固插銷，需與外緣緊貼進(jìn)行，但需注意斜鐵卡箍不可緊固過(guò)牢。

6.5 柱箍緊固度、水平度檢查

柱箍加固中的4個(gè)陽(yáng)角位置需使用水平尺進(jìn)行檢查與矯正，確保水平尺氣泡偏差符合要求。各斜鐵需使用錘子敲擊依次加固，讓各單片緊固件可通過(guò)敲擊保持均勻受力。加固完成第一套柱箍后，需使用卷尺沿著柱箍上邊緣確定柱箍安裝位置。

6.6 模板拆除

新型型鋼柱箍加固體系在實(shí)際應(yīng)用中，拆卸簡(jiǎn)單方便是一大優(yōu)勢(shì)，在拆模過(guò)程中，加固件上的斜鐵位于模板外面，先將其拆除，這樣可讓加固件自行脫落。拆模需按照先裝后拆的原則。不要使用工具將模板撬開(kāi)，當(dāng)模板無(wú)法與水泥柱分開(kāi)時(shí)，可使用工具敲擊振動(dòng)一下，這樣就可以讓模板脫模。

6.7 注意事項(xiàng)

1）需做好測(cè)量建筑物水平標(biāo)高，按照實(shí)際要求直接引測(cè)到模板的安裝位置。

2）按照模板支設(shè)圖設(shè)置豎向模板。

3）模板如果損壞或者不符合設(shè)計(jì)圖，不可投入使用。

4）在安全技術(shù)交底的基礎(chǔ)上開(kāi)始拆模工作，并做好記錄工作。

5）底模拆除時(shí)，要求混凝土強(qiáng)度符合要求，具體要求見(jiàn)表2。混凝土強(qiáng)度符合要求后，拆除時(shí)環(huán)境溫度需控制在5℃以上。當(dāng)遇到惡劣天氣時(shí)，需停止操作。

表2 底模拆除時(shí)混凝土強(qiáng)度

6）模板接縫不能有漏漿問(wèn)題，清潔干凈模板與混凝土接觸的表面，將隔離劑涂抹在上，并且不能污染鋼筋混凝土。

7 效益分析

1）合格率高。在施工完畢后通過(guò)檢查，發(fā)現(xiàn)柱子澆筑拆模后截面尺寸、垂直度合格率分別達(dá)到100%、98.3%，節(jié)省施工工期18 d。

2）操作便捷，重復(fù)利用率高。相比于雙鋼管柱箍加固體系，在施工過(guò)程中使用新型型鋼柱箍加固體系不會(huì)出現(xiàn)大截面鋼骨柱的復(fù)雜作業(yè)工藝。該技術(shù)一次投入的資金較大，但優(yōu)勢(shì)是周轉(zhuǎn)次數(shù)多，且損耗不大，在加工制作好之后可重復(fù)利用。對(duì)拉螺栓被取消，無(wú)須進(jìn)行模板鉆孔，模板的損耗率有效降低，節(jié)約材料費(fèi)用。

3）節(jié)約費(fèi)用。新型型鋼柱箍加固體系在實(shí)際應(yīng)用中便捷性較強(qiáng)，在實(shí)際應(yīng)用中需要木工32名，在對(duì)模板封模時(shí)需鋼骨混凝土柱16根，縮短了施工周期，整個(gè)項(xiàng)目提前18 d完成，節(jié)約管理人員費(fèi)用、生活區(qū)租地費(fèi)用、塔吊等費(fèi)用分別為10萬(wàn)元、3萬(wàn)元、16.6萬(wàn)元，合計(jì)節(jié)約費(fèi)用為29.6萬(wàn)元。

8 結(jié)語(yǔ)

新型型鋼柱箍加固體系在工程中的應(yīng)用，符合時(shí)代發(fā)展潮流，在提升施工質(zhì)量與效率，降低施工周期的同時(shí)，還可重復(fù)利用，符合我國(guó)綠色發(fā)展需求，因此，需積極推廣，并做好技術(shù)應(yīng)用中全過(guò)程的工藝流程與細(xì)節(jié)控制。未來(lái)，隨著我國(guó)建筑行業(yè)的快速發(fā)展，新型型鋼柱箍加固體系會(huì)不斷優(yōu)化，并能高效運(yùn)用到項(xiàng)目工程中，推動(dòng)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。